播期對(duì)南方雙季晚秈稻溫光資源利用、產(chǎn)量及品質(zhì)形成的影響

徐俊豪 解嘉鑫 熊若愚 郭琳 譚雪明 曾勇軍 石慶華 潘曉華 曾研華

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，南昌330045；第一作者：1120923249＠qq.com；*通訊作者：zyh74049501＠163.com）

高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)一直是水稻栽培和育種工作者長久不變的研究方向。隨著我國人民生活水平的提高，優(yōu)質(zhì)稻米越來越受市場和廣大消費(fèi)者的青睞[1-2]。南方雙季稻種植面積日益增大，目前已占我國水稻種植總面積的30%左右，同時(shí)優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)趨勢明顯[3]。但在南方雙季晚稻實(shí)際生產(chǎn)中，常面臨拔節(jié)期和孕穗期高溫少雨，灌漿成熟期易遇“寒露風(fēng)”侵害等問題，制約著產(chǎn)量和品質(zhì)的提升[4-5]。同時(shí)，由全球變暖造成的環(huán)境氣候變化亦對(duì)水稻生產(chǎn)造成嚴(yán)重不利影響[6]。調(diào)整播期可以改變水稻生長發(fā)育中的環(huán)境氣候條件，對(duì)于充分利用自然資源，調(diào)節(jié)水稻生育進(jìn)程及提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義[7]。研究表明，隨著播期推遲，中秈稻和晚粳稻在各生育階段內(nèi)積溫和累計(jì)日照時(shí)數(shù)呈降低趨勢，營養(yǎng)生長期縮短，生育進(jìn)程加快[8-9]。董明輝等[10]研究認(rèn)為，不同生育類型粳稻品種產(chǎn)量隨播期的推遲均表現(xiàn)為降低趨勢。成臣等[11]研究認(rèn)為，播期對(duì)水稻產(chǎn)量的影響因品種類型而異，秈稻品種早播更有利于提高產(chǎn)量；而粳稻品種早播和晚播均會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)。關(guān)于播期對(duì)稻米品質(zhì)的影響，段斌等[12]研究表明，隨著播期推遲，不同粳稻品種加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)變優(yōu)，直鏈淀粉含量和堿消值增大而膠稠度變短。而關(guān)世武等[13]研究則認(rèn)為，隨播期推遲，水稻的外觀品質(zhì)變優(yōu)而加工品質(zhì)變劣，但對(duì)蒸煮和食味品質(zhì)影響不顯著。成臣等[11]則認(rèn)為，秈稻品種適時(shí)早播有利于品質(zhì)提升，而粳稻品種應(yīng)按品種特性適期播種，早播或晚播均會(huì)降低稻米品質(zhì)。這些研究多以粳稻或單季秈稻為研究對(duì)象，針對(duì)南方雙季晚秈稻的研究報(bào)道較少。因此，為明確南方雙季晚秈稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)與溫光資源相匹配的最佳播種期，本研究以萬象優(yōu)華占、象牙香珍和美香占2號(hào)等3個(gè)晚秈稻品種為試驗(yàn)材料，通過分期播種試驗(yàn)，系統(tǒng)探討了播期對(duì)南方雙季晚秈稻生育期、產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響，以期為南方雙季晚秈稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及參試品種

試驗(yàn)于2020年6月至11月在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上高科技小院（114°02′E，28°13′N，海拔54 m）進(jìn)行。試驗(yàn)前土壤有機(jī)質(zhì)含量23.51 g/kg，全氮2.11 g/kg，速效鉀65.83 mg/kg，有效磷23.81 mg/kg，pH 5.36。供試水稻品種為南方雙季稻區(qū)推廣面積較大的萬象優(yōu)華占（雜交秈稻）、象牙香珍（常規(guī)秈稻）和美香占2號(hào)（常規(guī)秈稻）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

試驗(yàn)按照裂區(qū)設(shè)計(jì)排列，以播期為主區(qū)，品種為副區(qū)，以正常播期（6月20日）為基準(zhǔn)，前后設(shè)置6月10日（Ⅰ）、6月20日（Ⅱ）、6月30日（Ⅲ）共3個(gè)播期處理，主區(qū)面積為100 m2，裂區(qū)面積17 m2，各3次重復(fù)，小區(qū)間筑埂保證單排單灌，田埂用塑料膜覆蓋防止竄肥。秧齡20 d，施肥水平同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培習(xí)慣，氮肥（折合純N）為195 kg/hm2、磷肥（P2O5）為105 kg/hm2、鉀肥（K2O）為180 kg/hm2，氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=2∶1∶2施用，鉀肥按基肥∶穗肥=1∶1施用，磷肥作基肥于插秧前一次性施用。氮肥為尿素（N含量為46%），磷肥為鈣鎂磷肥（P2O5含量為12%），鉀肥為氯化鉀（K2O含量為60%）?；|(zhì)育秧，人工移栽，栽插規(guī)格25 cm×16 cm，每叢2株苗，間歇灌溉。按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求嚴(yán)格控制病蟲草害。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 生育期

記載參試品種播種期、齊穗期和成熟期。

1.3.2 氣象資料

溫度、光照等氣象數(shù)據(jù)來源于田間小型氣象站。有效積溫指作物全生育期或不同生育階段內(nèi)有效積溫的總和，其中，有效溫度是指活動(dòng)溫度與生物學(xué)下限溫度之差。對(duì)于秈稻而言，生物學(xué)下限溫度為12°C（當(dāng)溫度≤12°C有效溫度計(jì)為0°C）。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期在每小區(qū)調(diào)查100叢水稻的有效穗數(shù)，按平均有效穗數(shù)選取5叢進(jìn)行考種。每小區(qū)選取150叢進(jìn)行測產(chǎn)。

1.3.4 稻米品質(zhì)

加工外觀品質(zhì)：將稻谷樣品統(tǒng)一用NP-4350型風(fēng)選機(jī)風(fēng)選出飽滿的實(shí)粒，室內(nèi)儲(chǔ)藏3個(gè)月后，參照GB/T 17891-2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率及堊白度等指標(biāo)。

蒸煮食味品質(zhì)：利用碘比色法測定直鏈淀粉含量，操作參照GB/T 17891-2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》；采用Super3型RVA快速黏度分析儀（澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)）測定糊化溫度。

營養(yǎng)品質(zhì)：用凱氏定氮法測定精米中的含氮量，再乘以換算系數(shù)5.95計(jì)算出蛋白質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft excel 2010和DPS 7.05軟件進(jìn)行分析和處理，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)晚秈稻各生育階段溫光資源利用的影響

由表1可知，隨播期推遲，供試品種在不同生育階段日均溫度和有效積溫、全生育期和齊穗至成熟階段的日照時(shí)數(shù)均呈遞減趨勢，播種至齊穗階段日照時(shí)數(shù)變化因品種而異，萬象優(yōu)華占隨播期推遲先增加后減少，象牙香珍和美香占2號(hào)則呈遞增趨勢。

表1 播期對(duì)晚秈稻各生育階段溫光參數(shù)的影響

2.2 播期對(duì)晚秈稻生育期的影響

如表2所示，播期對(duì)供試品種全生育期天數(shù)影響不大，變幅僅為1～2 d。隨著播種期的推遲，各晚秈稻品種齊穗期和成熟期也相應(yīng)推遲；供試品種營養(yǎng)生長天數(shù)和生殖生長天數(shù)均無明顯變化。

表2 播期對(duì)晚秈稻生育期的影響

2.3 不同播期下晚秈稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的變化

從表3可見，播期對(duì)供試品種有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均有極顯著影響；品種間產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子差異均達(dá)極顯著水平；品種與播期僅對(duì)有效穗數(shù)有極顯著互作效應(yīng)。供試品種產(chǎn)量均表現(xiàn)為播期Ⅱ＞播期Ⅲ＞播期Ⅰ。分析產(chǎn)量構(gòu)成因子，供試品種有效穗數(shù)變化趨勢同產(chǎn)量一致；千粒重均表現(xiàn)為播期Ⅲ＞播期Ⅱ＞播期Ⅰ播種，萬象優(yōu)華占和象牙香珍3個(gè)播期處理間差異均達(dá)顯著水平，美香占2號(hào)播期Ⅰ處理顯著低于播期Ⅱ和播期Ⅲ；不同播期對(duì)每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均無顯著影響。以上結(jié)果說明，有效穗數(shù)和千粒重的改變是引起水稻產(chǎn)量變化的主要原因，早播（播期Ⅰ）會(huì)導(dǎo)致晚秈稻顯著減產(chǎn)，適期播種（播期Ⅱ）有利于增加產(chǎn)量，而晚播（播期Ⅲ）能顯著增加千粒重。

表3 播期對(duì)晚秈稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.4 不同播期下晚秈稻稻米品質(zhì)的變化

由表4可知，播期對(duì)供試品種稻米品質(zhì)均有極顯著影響（除蛋白質(zhì)含量外）；品種間各品質(zhì)性狀差異均達(dá)顯著或極顯著水平；除直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量外，品種與播期對(duì)各品質(zhì)性狀均有極顯著互作效應(yīng)。在各稻米品質(zhì)性狀中，堊白粒率和堊白度變異系數(shù)最大，其次為精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，糙米率和蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)較小。

表4 播期對(duì)晚秈稻稻米品質(zhì)的影響

隨播期推遲，供試品種糙米率、精米率和整精米率逐漸提高，加工品質(zhì)變優(yōu)，除美香占2號(hào)整精米率外，供試品種各性狀在播期Ⅰ和播期Ⅲ間差異均達(dá)顯著水平；隨播期推遲，堊白粒率和堊白度逐漸減小，外觀品質(zhì)變優(yōu)，其中，萬象優(yōu)華占和象牙香珍各性狀在不同播期間差異均達(dá)顯著水平，美香占2號(hào)各性狀播期Ⅲ也顯著小于播期Ⅰ和播期Ⅱ；供試品種直鏈淀粉含量隨播期推遲均呈增加趨勢，其中，萬象優(yōu)華占各播期間差異達(dá)顯著水平，象牙香珍播期Ⅰ顯著低于播期Ⅱ和播期Ⅲ；而糊化溫度變化趨勢與直鏈淀粉含量相反，隨播期推遲而減小，其中萬象優(yōu)華占和美香占2號(hào)在播期Ⅰ顯著高于播期Ⅱ和播期Ⅲ；供試品種蛋白質(zhì)含量在不同播期間變化規(guī)律不明顯。

綜上，隨播期推遲，雙季晚秈稻品種加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)變優(yōu)，直鏈淀粉含量增加而糊化溫度減小，營養(yǎng)品質(zhì)無顯著變化；堊白粒率和堊白度受生育期內(nèi)溫光條件變化影響較大，其次為精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，而糙米率和蛋白質(zhì)含量則較為穩(wěn)定。

3 討論

3.1 播期對(duì)晚秈稻品種溫光資源利用及生育進(jìn)程的影響

稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的形成既受到遺傳因素影響，同時(shí)也受環(huán)境條件制約，尤其是受生育期內(nèi)的溫光資源變化影響較大[14]。適宜的播期能使水稻在其安全生長期內(nèi)合理有效利用自然溫光資源，是水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[15]。目前，有關(guān)播期對(duì)水稻溫光資源利用及生育期影響的研究較多。姚正蘭等[16]研究表明，隨播期推遲水稻生育期平均氣溫升高，積溫和累積日照時(shí)數(shù)減少，生育期縮短。龔金龍[17]等研究認(rèn)為，隨播期推遲水稻生育期相應(yīng)縮短，縮短的天數(shù)主要表現(xiàn)在出苗至抽穗生育階段。胡啟星等[18]研究也認(rèn)為，播期推遲加速了水稻播種至齊穗階段的生育進(jìn)程，縮短了營養(yǎng)生長期，使全生育期縮短，而本研究與前人結(jié)果不盡相同。本研究中，隨播期推遲，供試水稻品種在不同生育階段日均溫度和有效積溫、全生育期和齊穗至成熟期階段的日照時(shí)數(shù)均呈遞減趨勢，這或與試驗(yàn)過程中不同晚秈稻品種所處氣象條件不同有關(guān)。水稻為喜溫作物，較高的溫度條件可加快營養(yǎng)生長，縮短生育期[19]。在本研究中，不同播期下各水稻品種全生育期天數(shù)均無明顯變化，這也與前人研究結(jié)果不同，可能是由于供試晚秈稻品種各生育階段的日均溫度和有效積溫均隨播期推遲逐漸降低，而較低的日均溫度和有效積溫延長了生育天數(shù)。

3.2 播期對(duì)晚秈稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

水稻產(chǎn)量形成是器官建成、物質(zhì)生產(chǎn)和分配等綜合作用的結(jié)果，其構(gòu)成因子包括有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重[20]，環(huán)境條件是影響水稻生長的關(guān)鍵因子之一，水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子均隨溫光資源的變化而明顯改變，播期是調(diào)控水稻生長發(fā)育階段溫光資源利用的重要手段之一[21]。眾多學(xué)者認(rèn)為，不同類型的中、晚熟秈稻或粳稻品種產(chǎn)量均隨播期推遲表現(xiàn)出不同程度下降[14,22-23]。而孫琪等[24]研究則表明，播期推遲可促進(jìn)水稻器官物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量與轉(zhuǎn)運(yùn)率提高，使有效穗數(shù)及結(jié)實(shí)率提高，從而增加產(chǎn)量。在本研究中3個(gè)播期處理下，不同晚秈稻品種產(chǎn)量均以適播（6月20日）達(dá)到最高，早播（6月10日）最低，與前人研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因可能與播期設(shè)置以及不同的氣候條件有關(guān)。從產(chǎn)量構(gòu)成因子看，有效穗數(shù)和千粒重的改變是播期引起水稻產(chǎn)量變化的主要原因，隨播期推遲，有效穗數(shù)呈先增后降的趨勢，而千粒重則呈遞增趨勢。而蔣巧梅等[25]研究也發(fā)現(xiàn)，在不同栽插密度下，晚播有效穗數(shù)較早播有不同程度增加，與本研究結(jié)果類似；千粒重隨播期增加呈遞增趨勢的原因可能與灌漿成熟期日均溫度逐漸降低有關(guān)，因?yàn)闇囟壬仙龝?huì)加快水稻籽粒灌漿速率、減少活躍灌漿時(shí)間從而導(dǎo)致粒重降低[26]，其具體原因仍需進(jìn)一步探究。

3.3 播期對(duì)晚秈稻品種稻米品質(zhì)的影響

水稻自身遺傳特性和外界環(huán)境因子等共同決定著稻米品質(zhì)的形成，灌漿結(jié)實(shí)期是稻米品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，通過調(diào)整播期可以改變水稻灌漿結(jié)實(shí)期的氣候環(huán)境條件，進(jìn)而影響稻米品質(zhì)[27-28]。研究表明，調(diào)整播期對(duì)稻米品質(zhì)的影響程度在不同性狀指標(biāo)間存在差異，堊白粒率和堊白度受播期影響最大；而糙米率、蛋白質(zhì)含量和食味值等性狀對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)較為遲鈍；整精米率則介于二者之間[29]。本研究結(jié)果表明，在各品質(zhì)性狀中，堊白粒率和堊白度變異系數(shù)最大，其次為精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，糙米率和蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)較小，與前人研究結(jié)果基本一致。

3.3.1 播期對(duì)晚秈稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響

稻米加工品質(zhì)主要取決于籽粒的灌漿特性、胚乳結(jié)構(gòu)及糠層厚度等，包括糙米率、精米率和整精米率[30]；外觀品質(zhì)又稱商品品質(zhì)，很大程度上影響稻米的市場價(jià)值，一般以堊白粒率和堊白度為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[31]。前人關(guān)于播期對(duì)水稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)研究較多。王文霞等[32]研究認(rèn)為，早播會(huì)降低稻米糙米率、精米率和整精米率，同時(shí)增加堊白粒率和堊白度，不利于改善加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。成臣等[11]研究認(rèn)為，秈、粳稻加工品質(zhì)均隨播期推遲呈先變優(yōu)后變劣趨勢，而外觀品質(zhì)逐漸變優(yōu)。朱大偉等[33]研究表明，加工品質(zhì)與灌漿結(jié)實(shí)期日最高溫、日最低溫和日均溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，與日平均光照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)；堊白粒率和堊白度與日最高溫、日最低溫和日均溫呈正相關(guān)。本研究結(jié)果也表明，隨播期推遲，供試品種在灌漿成熟期的日均溫、有效積溫和日照時(shí)數(shù)均呈遞減趨勢，糙米率、精米率和整精米率逐漸提高，堊白粒率和堊白度逐漸減小，加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)均變優(yōu)，與前人研究結(jié)果基本一致。

3.3.2 播期對(duì)晚秈稻蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的影響

蒸煮品質(zhì)是米粒在蒸煮過程中反映出的糊化特性、脹性和吸水性等物理特征，糊化溫度是其中的重要指標(biāo)，其高低與米飯蒸煮所需水量和時(shí)間成正比[34-35]。張國發(fā)等[36]研究發(fā)現(xiàn)，播期推遲，秈、粳稻灌漿結(jié)實(shí)期溫度降低，糊化溫度呈上升趨勢。本研究結(jié)果與其不同，本研究中各水稻品種灌漿結(jié)實(shí)期溫度隨播期推遲而降低，糊化溫度也呈降低趨勢，早播會(huì)顯著提高稻米糊化溫度。這與王長發(fā)等的研究結(jié)果一致[37]。與前人研究結(jié)果不同，可能與不同品種灌漿特性差異有關(guān)。本研究結(jié)果表明，晚秈稻品種隨播期推遲，灌漿結(jié)實(shí)期溫度降低，稻米糊化溫度降低可減少米飯蒸煮所需用水和時(shí)間，有利于提高稻米蒸煮品質(zhì)。

食味品質(zhì)是指米飯的色、香、味及口感等，由于諸多人為因素影響，難以統(tǒng)一快速評(píng)定，而直鏈淀粉是衡量稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)，一定范圍內(nèi)水稻直鏈淀粉含量越低，米飯質(zhì)地越柔軟，色澤更光亮，食味也相對(duì)較好[38-39]。姚姝等[40]研究表明，播期對(duì)水稻直鏈淀粉含量有顯著影響，直鏈淀粉含量變化主要與抽穗后6～15 d的溫度有關(guān)，高溫可使直鏈淀粉含量降低。本研究結(jié)果也表明，隨播期推遲，供試晚秈稻品種在齊穗至成熟階段日均溫度和有效積溫均呈下降趨勢，但直鏈淀粉含量卻逐漸升高，二者呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明晚秈稻品種直鏈淀粉含量隨播期推遲而升高，不利于改善稻米食味品質(zhì)。

稻米蛋白質(zhì)含有谷蛋白及多種人體必需氨基酸，易被人體消化吸收，是水稻最主要的營養(yǎng)物質(zhì)，GS（谷氨酰胺合成酶）和GOGAT（谷氨酸合成酶）分別為調(diào)控蛋白質(zhì)和氨基酸合成的關(guān)鍵酶。前人研究表明，升高溫度和增加日照時(shí)長均可增強(qiáng)籽粒中GS和GOGAT的活性，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)合成增加[41]。而本研究中，盡管播期改變了水稻灌漿成熟期的溫度和光照條件，但蛋白質(zhì)含量卻無顯著變化。這可能是因?yàn)楸狙芯恐胁テ谠O(shè)置較少，溫光資源變化幅度較小使得播期調(diào)整并未對(duì)蛋白質(zhì)和氨基酸合成相關(guān)酶造成顯著影響。

4 結(jié)論

隨播期推遲，供試晚秈稻品種在不同生育階段日均溫度和有效積溫、全生育期和齊穗至成熟期階段的日照時(shí)數(shù)均呈遞減趨勢，而全生育期天數(shù)無明顯變化；產(chǎn)量以適播（6月20日）最高，早播（6月10日）會(huì)導(dǎo)致顯著減產(chǎn)，而晚播（6月30日）可顯著增加千粒重；各品質(zhì)性狀以堊白粒率和堊白度受環(huán)境條件變化影響最大，其次為精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，糙米率和蛋白質(zhì)含量則較為穩(wěn)定，隨播期推遲，各晚秈稻品種加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)變優(yōu)，但不利于改善食味品質(zhì)，對(duì)營養(yǎng)品質(zhì)無顯著影響。因此，在南方雙季晚秈稻實(shí)際生產(chǎn)中，不建議早播，應(yīng)根據(jù)品種不同進(jìn)行適期播種或適當(dāng)晚播，能使水稻更合理有效地利用溫光資源，有利于協(xié)調(diào)水稻高產(chǎn)和品質(zhì)提升。